伴随粒子法γ能谱本底测量技术

为了解决伴随粒子法瞬发能谱实验中随机本底的影响,通过实验研究了标记中子和非标记中子与物质作用产生的瞬发信号和随机本底信号。对不同情况随机本底谱测量进行了分析,提出了小尺度样品和大尺度样品本底测量方式。研究表明:对小尺度样品,可以通过去掉样品,选择与有样品测量的谱相同的时间窗进行本底测量;对于大尺度样品,可以通过在随机本底范围选取时间窗进行本底测量。     

瞬发γ活化分析系统的建立

瞬发γ中子活化分析是重要的核分析方法之一,是H和B等轻元素的重要分析手段,近年来应用范围不断增加.概要介绍了瞬发γ中子活化分析的基本原理,重点介绍了中国原子能科学研究院重水研究堆热中子束瞬发γ中子活化分析实验装置以及50 keV－11 MeV的宽能区γ效率刻度方法.还应用瞬发γ中子活化分析分析了海底锰结核标准物质GSPN 3中11种元素,结果与标准值基本一致.Neutron induced prompt γ activation analysis(PGNAA),is one of the nuclear analytical method,which is a powerful tool for H,B,etc.undestructive determination.The applications of PGNAA are increased in recent years.In this paper,the basic principle of PGNAA was introduced briefly.The facilities of PGNAA in HWRR of China Institute of Atomic Energy as well as the efficiency calibration for a wide range gamma from 50 keV to 10 MeV were emphasized.A deep sea polymetallic nodule CRM,GSPN 3 was analyzed by using PGNAA in this work,the results have agreement with the certified values.     

爆炸物检测中典型样品的瞬发γ谱测量

在中子检测爆炸物的研究中,利用14 MeV中子与原子序数大于5的原子核相互作用可产生特征射线的特性,采用伴随粒子法结合D-T中子飞行时间技术,使用尺寸为12.5 cm20 cm的大体积NaI(Tl)探测器,对爆炸物所含元素C,N,O以及一些模拟炸药样品进行了瞬发谱测量。获得了几种典型样品的特征谱,并对其进行了分析。实验结果与欧盟同期结果进行了比较,表明本实验研究达到了目前国际同类实验的水平,可以为中子检测爆炸物识别技术提供实验支持。     

爆炸物检测中典型样品的瞬发γ谱测量

在中子检测爆炸物的研究中,利用14 MeV中子与原子序数大于5的原子核相互作用可产生特征射线的特性,采用伴随粒子法结合D-T中子飞行时间技术,使用尺寸为12.5 cm20 cm的大体积NaI(Tl)探测器,对爆炸物所含元素C,N,O以及一些模拟炸药样品进行了瞬发谱测量。获得了几种典型样品的特征谱,并对其进行了分析。实验结果与欧盟同期结果进行了比较,表明本实验研究达到了目前国际同类实验的水平,可以为中子检测爆炸物识别技术提供实验支持。     

中子俘获瞬发γ活化分析数据库

简要地介绍了热中子俘获瞬发γ射线数据的测量、评价、检验及其中子俘获瞬发γ射线活化分析数据库的研制、结构和基本数据内容等. The evaluation, measurement, and check of prompt γ-ray data for neutron capture are presented. The development of the database of prompt γ-ray activation analysis for neutron capture, and its structure and basical data are also described in the text.     

瞬发中子衰减常数的脉冲中子源法测量系统建立

在向没有任何缓发中子先驱核存在的次临界系统中注入一束脉冲中子后，系统中的瞬发中子强度随空间和能量分布的形状在经过很短一段时间的调整后，将A=Aoexp(λ，t）衰减，A为瞬发中子强度，s^-1；A0为初始瞬发中子强度，s^-1；t为瞬发中子衰减时间，s；λ为瞬发中子衰减常数，s^-1。     

基于裂变γ标识技术的瞬发裂变中子谱测量新方法

瞬发裂变中子谱（prompt fission neutron spectrum,PFNS）是用于核实验诊断过程中十分重要的参数数据,传统的测量主锕系核素（U,Pu）PFNS的技术手段是采用裂变室,利用裂变碎片标识裂变中子,通过中子飞行时间技术获得裂变中子谱.目前出现了一种新的用于PFNS测量的技术,其原理是基于如下的物理事实：在一次裂变过程中,释放中子的同时伴随着释放7–8个γ射线光子,而非弹性散射效应产生的γ射线光子只有1–2个.据此,可以通过裂变γ射线的多重性将裂变中子和其他杂散中子甄选出来,达到测量PFNS的目的.本文建立了基于裂变γ标识技术的PFNS测量实验系统.利用该系统对²⁵²Cf中子源的PFNS进行了实验测量,测量结果与传统的裂变碎片标识法及ENDF/B-VⅡ数据库的标准谱进行了比较,对新方法的裂变标识率以及实验不确定度也一并进行了分析.     

248 Cm和252Cf自发裂变瞬发中子谱测量

在飞行时间方法测量 2 0 0keV— 1 2MeV能区内2 48Cm和2 5 2 Cf自发裂变瞬发中子谱 ,以国际原子能机构推荐的2 5 2 Cf自发裂变瞬发中子谱为标准 ,可以免去探测器效率刻度的问题并消除系统误差 ,提高测量精度 .实验用一个微型电离室作为裂变碎片探测器 ,两个芪晶体中子探测器测量中子及一套基于微机的距离分别为 3 2 ,50和 1 0 0cm ,经过对数据的处理和分析给出了 2 0 0keV— 1 2MeV的中子能区内的实验数据 .用Maxwell分布对实验数据进行拟合 ,得到的核温度为 (1 4 0 1± 0 0 0 6)MeV .     

2.8MeV中子诱发238U裂变的瞬发中子谱高能段实验测量

在中国原子能科学研究院的高压倍加器上利用中子飞行时间方法测量了2.8 MeV中子引起238U裂变的瞬发中子能谱,通过增大样品量和设计合适的屏蔽体提高了效应/本底比,使得测量数据的不确定度满足预期目标（在5.5～14 MeV能区内,能量间隔为0.5 MeV条件下能谱的不确定度小于10%）。将实验几何、中子源能量分布及角分布、探测效率、束流的时间结构等实验条件输入到MCNP程序里,模拟了出射的中子谱,模拟结果与测量结果在不确定度范围内一致,验证了在入射中子能量较低时238>U的裂变瞬发中子谱评价数据的可靠性。The Prompt Fission Neutron Spectrum (PFNS) of 238U induced by 2.8 MeV neutron was measured using the Cockcroft-Walton accelerator in China Institute of Atomic Energy (CIAE). The signal/background ratio was improved by increasing the amount of sample mass and using an appropriate shielding system. The final uncertainty of neutron energy spectrum in 5.5～14 MeV region is less than 10% with a bin size of 0.5 MeV which has reached this project's anticipation. The experimental geometry, the angular distribution and energy distribution of neutron source, the detection efficiency and time structure of deuteron beam were inputted into the MCNP code to simulate the outgoing neutron spectrum. The simulated results agree with the experimental ones within the uncertainty. The result indicates that the evaluated PFNS for 238U at low neutron energy is reliable.     

伴随粒子法检测隐藏爆炸物安检仪研发

为应对日益增长的恐怖活动, 研制了基于伴随粒子的中子飞行时间技术的隐藏爆炸物安全检测仪。介绍了该安检仪检测的工作原理,详细阐述了安检仪的伴随粒子探测器的DT中子管、屏蔽系统、支撑平台、阵列探测器、信号获取和处理系统、数据库、传输装置及外壳的研制过程。利用研制的安检仪对常用炸药和化学战剂进行了检测,结果表明该安检仪可以满足实际应用的需求。该仪器不仅可以用于安检通道内的爆炸物检测,通过训练也可以用于毒品和危化品的检测。     

伴随粒子法检测隐藏爆炸物安检仪研发

为应对日益增长的恐怖活动.研制了基于伴随α粒子的中子飞行时间技术的隐藏爆炸物安全检测仪。介绍了该安检仪检测的工作原理.详细阐述了安检仪的伴随α粒子探测器的DT中子管、屏蔽系统、支撑平台、阵列γ探测器、信号获取和处理系统、数据库、传输装置及外壳的研制过程。利用研制的安检仪对常用炸药和化学战剂进行了检测.结果表明该安检仪可以满足实际应用的需求。该仪器不仅可以用于安检通道内的爆炸物检测.通过训练也可以用于毒品和危化品的检测。     

α粒子散射对爆炸物检测时间分辨的影响

对爆炸物检测中伴随α粒子技术的时间谱进行了研究,建立了一套基于伴随α粒子技术的时间谱测量装置,分析了影响时间谱分辨的若干因素。采用60 μm厚的铜箔设计了一个锥形准直筒对散射的α粒子进行屏蔽,以500 g尿素为样品测量了α-γ符合时间谱。结果表明,α粒子在靶室内壁的散射是影响时间谱分辨的重要因素,锥形准直筒抑制了与α散射相关中子产生的γ射线,提高了α-γ符合时间谱的分辨。在有无锥形准直筒的条件下,符合时间谱特征瞬发峰γ的半高宽分辨力分别为1.8 ns和6.4 ns。分辨力高的时间谱可用于获取爆炸物样品的特征瞬发γ能谱。     

一个测量中子核数据的新技术——瞬发γ射线法

以测量2 3 9Pu(n ,2n)反应截面为例概述了直接测量的中子法和间接测量的瞬发γ射线法的原理及其优缺点 .阐明了瞬发γ射线法的物理内含 ,阐述了如何从测量的σm(k)约束程序中的反应机制及其参数和得到最小漏失的σm(0 ) ,并分析了σn ,2n的不确定度的来源及其贡献 .瞬发γ射线法适合不易采用直接方法的中子核数据的测量 ,具有一定的普适性 . The principles, merit and demerit of neutron and prompt γ-ray method are described through the cross section measurement for 239 Pu(n,2n) reaction. The population ways of low levels of the product nucleus are divided into a direct population from the (n,2n) reaction, a part from the upper level deexitation and a part from the all high level deexitation. The missed cross sections σ m(k) are defined. The minimum missed cross section σ m(0) that can not be measured experimentlly is obtained...     

核军控核查符合测量系统中去除γ射线新方法

为消除γ射线的影响,在阐述核军控核查技术中的符合测量方法原理的基础上,分析了γ射线对于符合测量系统性能的影响机理,提出了一种新的去除γ射线峰的方法——拒绝窗口法.通过实验验证,利用该方法可以显著降低γ射线峰对符合测量系统性能的影响,且对子射线的去除率达到了99％,大大改善了核武器识别系统的测量效果.     

同轴数字全息技术在高速射流粒子测量中的应用

在高压加载下材料表面会产生微物质喷射，传统全息技术已应用在微物质喷射的测量中，获得包含粒子形状和位置信息的再现图像。数字全息技术作为传统全息技术的一种替代手段，直接采用CCD相机接收微喷射粒子的全息图像，再用数字方法重建粒子场，由于其避免了传统全息中干板的湿处理，并且不需要物理再现过程，具有实验过程简单方便、噪声小、实验结果直观、实时处理等优点。文中讨论了采用同轴数字全息技术测量微喷射粒子的实验情况，获得了铝飞片在爆轰加载下的微喷射粒子的数字全息图像和再现图像，给出了粒子的尺寸分布和微喷射粒子的速度。     

应用粒子图像测试技术测量球床多孔介质单相流动的流场

多孔介质在生产生活以及科技发展中的应用十分广泛, 随着能源、化工、冶金和原子能等领域技术的发展, 以及近代工农业生产技术的进步, 大量多孔介质的传热传质问题逐渐出现, 进一步促进了多孔介质学科的形成和发展, 使其成为当今科学技术中令人瞩目的研究热点之一. 通过实验获得准确的实验图像和数据, 并使用相应软件对实验所得数据和流体流动图像进行深度分析, 这样既有真实可靠的实际数据, 又有直观的理论的支持, 使对多孔介质的研究更为完善. 实验结合粒子图像测试技术和折射率匹配技术对叉排排列玻璃球多孔介质填充床内的流体流动转变过程进行流场测试, 并提取数据, 采用Tecplot软件对提取数据进行处理, 得出流体流动机理的转变过程. 实验固相为由直径25 mm水晶玻璃球叉排堆积而成的填充床, 液相为65%苯甲醇和35% 无水乙醇配制的匹配液. 液相与固相的折射率都为1.477, 成功消除由于折射率不匹配引起的激光光线偏折. 实验得到雷诺数为 4.7 ≤ Re ≤ 1000时球床内流场图, 对比不同雷诺数时流场和流线变化得出: 随着雷诺数的增加, 流线变得越来越紊乱; 当雷诺数在220以上时, 球床内漩涡在尺寸变化上出现突跃, 在位置和形态变化表现出随机特征, 预示进入了稳定的湍流.     

镜像互换法在PIV近壁测量中的应用

较强的速度梯度大大限制了粒子图像测速技术(PIV)在近壁区域的测量精度。随着图像变形重采样技术的发展与推广,多重网格迭代变形算法(WIDIM)以及Interface-PIV的提出显著改善了这一问题,但其测量精度仍有进一步提高的空间。针对这一问题,本文发展了一种粒子图像预处理方法——镜像互换法,通过构造以壁面为基础的反对称流场,既能满足流场无滑移边界条件,同时又可维持正确的近壁面法向速度梯度,从而可以进一步提高无滑移壁面附近的速度测量精度与空间分辨率。与其他同类方法的对比结果表明,该方法大大降低了近壁速度的测量误差以及该区域的速度不确定度,并在压气机叶栅测量中得到了应用。     

超声散斑相移法测量技术

超声散斑相移法能满足工程建设中对水下物内层界面关键点位移进行测量的特殊要求。测量时,引入数字参考信号与物面测点上的散斑信号进行数字干涉,获得叠加信号强度。界面位移前后,应用软件逐步改变参考信号相位,可逐步改变叠加信号强度,根据这些信号强度值可计算出测点的位移量。应用此技术对水下试件内层表面的法线和切线方向上的位移进行了实测,测量结果与理论值有较好的吻合;研究表明打磨后的粗糙外层界面不影响应用相移法进行测量。在应用相移法测量时,不需声像转换,不需全场扫描,测量精度不受散斑尺寸限制。